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两性离子聚合物修饰的微纳界面的构建与性质

韦倩玲  
【摘要】:近年来,两性离子聚合物已被广泛用于修饰各种微纳表面以增强材料的亲水性等性能,使其在生物系统中显示出巨大的应用潜力。两性离子聚合物具有抗聚电解质行为是由其分子链中含有两性离子基团或混合阴阳离子端基造成的。两性离子聚合物分子刷的溶剂化作用将产生高保留率的溶剂水与周围的水分子形成紧密的水合层,该水合层还具有空间和能量屏障的作用,能有效的阻止有机物和生物实体的吸附。本文将磺酸基甜菜碱类两性离子聚合物——聚(N,N-二甲基(甲基丙烯酰胺基丙基)丙烷磺酸铵)(PSPP)与纳米粒子和微观表面相结合,制备了两性离子聚合物包裹的金纳米粒子和二氧化硅纳米粒子,制备了两性离子聚合物在金片和玻璃片表面接枝微纳米图案,研究了这些纳米复合材料在水中的稳定性以及其生物相容性等性能。主要工作和结论包括:1、首先分别采用柠檬酸还原法和原子转移自由基聚合技术制备了金纳米粒子和PSPP,然后通过配体交换法以Au-S键,将PSPP接枝到金纳米粒子的表面。研究PSPP接枝的金纳米粒子(Au@PSPP)在水溶液中的聚集行为。研究了温度、盐、游离聚合物和pH对Au@PSPP稳定性的影响。研究表明Au@PSPP在纯水溶液和盐溶液中均具有优异的热稳定性,但是当存在聚合物时在不同的温度下会表现出可逆的聚集现象,盐的存在可以使Au@PSPP表面更具超亲水性,不易发生聚集。与此同时,与阳离子相比阴离子具有更好的极化作用,更能有效的抑制Au@PSPP的聚集。同时,研究也发现了通过调整pH值能可逆地改变Au@PSPP分散凝聚状态。2、通过取代反应制备表面引发剂2-溴-2-甲基-N-(3-(三乙氧基硅基)丙基)丙酰胺(BTPAm),然后将BTPAm接枝到二氧化硅纳米粒子表面制备SiO_2@BTPAm,最后通过表面引发的原子转移自由基聚合反应将PSPP接枝到SiO_2@BTPAm的表面制备SiO_2@PSPP。研究了引发剂的制备、引发剂接枝二氧化硅纳米粒子的制备和聚合反应中不同溶剂对聚合物链接枝厚度的影响以及两性离子聚合物修饰二氧化硅纳米粒子的细胞毒性,结果表明这些纳米复合粒子具有很好的生物相容性。3、通过微接触印刷和表面引发的原子转移自由基聚合技术制备具有特定的两性离子聚合物分子刷图案的金片和玻璃片。研究微接触印刷时,引发剂的浓度,压印压强和压印时间对图案的影响,探究了接枝两性离子聚合物后基片的亲水性,细胞吸附能力。


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